面向在轨装配的八索并联机构构型设计与工作空间分析

针对大型空间结构的在轨装配任务,提出了由八根绳索驱动的索并联机构,具有结构简单、质量轻、工作空间大的特点;针对绳索并联机构的构型综合问题,定义了出线点和绳索与中心执行器连接点的关联矩阵,在此基础上考虑约束条件综合出了八索并联机构的18种有效构型;计算了不同构型的力封闭工作空间以及针对在轨装配任务时的力螺旋可行工作空间,以工作空间体积为指标筛选出了最佳构型;分析了绳索拉力范围以及绳索与中心执行器连接点的位置变化对机构力螺旋可行工作空间的影响,并且对连接点的位置参数进行了优化。     

双光阱法测量光阱横向力场分布

提出了用双光阱法测量光阱外缘区力场的方法,建立了双光阱实验装置,其特点是利用一个光阱作为标尺完整测量待测光阱外缘区横向力场分布,测量空间分辨率为10 nm。结合流体力学方法,从实验上给出了完整的光阱横向力场分布。光阱横向力场分布的实验结果与理论计算相符合,对实验结果与理论值存在的差异也进行了分析和讨论,指出了除已有的理论计算采用的几何光学近似模型与实验条件有差别外,粒子在实验过程中伴随的轴向位移也是造成这种差异的主要原因。     

微束激光基因转移仪的研制

为生物转基因工作研制一种新的科研仪器。采用激光穿刺技术实现生物外源基因的导人，实现非接触操作。该仪亲特点是采用自动控制平台代替传统的手动平台，具有自动扫描功能，其控制参数可以按照生物样品的特异性进行调节，同时可以减轻实验强度和人为因素对实验的影响。由于激光微束在样品选择性等方面的优点，研制成功的设备将有望在多种植物、动物的生物学研究上状僻应用，具有良好的应用前景。     

基于悬吊法和气浮法的多自由度微重力模拟展开试验系统研究

为满足三维空间展开机械臂在进行地面微重力模拟展开试验时对多维度、多自由度、高精度展开轨迹和高卸载效率的要求,通过对当前成熟的微重力模拟展开试验方法进行分析总结,设计了一种基于悬吊法和气浮法的多自由度微重力模拟展开试验系统。首先,对所设计的多自由度微重力模拟展开试验系统进行结构设计和原理分析;然后,将多自由度微重力模拟展开试验系统应用于某三维空间展开机械臂的三维轨迹微重力模拟展开试验。结果表明该三维空间展开机械臂展开过程稳定可靠,且微重力模拟展开试验系统对机械臂产生的气浮运动摩擦阻力、垂直方向阻力波动量和展开方向附加阻力均很小,卸载效率高于95%,满足高精度和高卸载效率的展开要求。研究结果可为多自由度空间可展开机构地面模拟展开试验系统的深入研究提供一定的参考。     

面向在轨装配的冗余索并联机构变刚度控制

为了提高一种面向在轨装配的索并联机构的工作性能,提出了变刚度控制算法.建立了索并联机构的完整刚度模型,分析了绳索张力分布对不同方向刚度的影响.然后,考虑影响绳索张力分布的矢量λ的安全边界,建立了变刚度控制算法,该算法消除了刚度模型中对整体影响较小的耦合刚度,提高了计算效率,并且通过分配权重的方式对不同方向的刚度进行不同优先级的控制.最后,通过仿真与实验对变刚度控制算法的效果进行了验证.以旋拧操作为例,仿真结果表明:在对运动平台施加一定扰动力时,采用变刚度控制算法求解出的索力分布使薄弱方向的振动降低了35％.样机实验结果表明,在对索并联机构样机进行刚度控制后,刚度的测量值与理论值具有较强的拟合性,误差分别为16.3％和14.6％.变刚度控制算法可以提高索并联机构的工作性能,具有较强的实用性,并且可以用于不同类型的冗余索并联机构中.     

空间柔性天线展开臂的半主动振动控制研究

大型柔性天线展开臂结构由于其尺寸大,阻尼和刚度小,其振动呈现明显的低频特性,且很难在短时间内迅速衰减,从而影响天线工作性能。传统的被动控制大都采用阻尼材料,通过增加阻尼的方法来进行控制,这种控制方法对低频柔性结构的控制效果是有限的。因此研究带负载的复合材料柔性展开臂结构的振动抑制问题,提出用压电元件粘贴在展开臂结构表面作为传感器和驱动器,用基于同步开关阻尼技术的自适应半主动振动控制方法控制压电驱动器,从而对展开臂结构实现振动控制。完成了展开臂模型的建立和仿真分析,建立了展开臂结构的开关阻尼半主动控制试验平台,设计并制作了控制电路,针对需要控制的结构一阶弯曲模态进行压电元件的合理布设。对不同激励下的振动进行了展开臂结构的控制试验,试验结果显示该方法对带负载柔性天线展开臂结构的振动具有良好的抑制效果,对于初始位移为100 mm的瞬态激励振动工况,受控系统等效阻尼比由0.6%增加至4.03%;对于稳态振幅为50 mm的稳态振动工况,系统控制后结构端部振动幅值降低至10 mm,稳态振动幅值降低了16.843 dB。在大型柔性结构中具有非常好的应用前景。     

激光光镊中纳米位移QD法和CCD法测量装置

在微米量级的光操控和测量的基础上,我们建立起纳米位移的定量测量装置和方法,并在此基础上建立了皮牛力的测量方法. 我们建立的纳米位移测量系统中包括两路高分辨率观测装置.一路以四象限探测器QD为核心,一路以CCD图像采集与处理为手段.样品位置由压电扫描平台精确控制,以实现纳米量级精度的操作控制.QD法通过四象限探测器获得小球空间位置变动引起的光场变化,从而实时地观测和获取微米小球在空间的精确位置.CCD图像处理法是由计算机对采集到的小球位置连续的一系列图像进行运算,对这些图像进行交叉相关运算,得出图谱的重心,它精确地反映了小球像的位置.这样得到了两路高分辨率的观测手段. 文中还介绍了,在纳米位移实时监测的基础上,建立了皮牛力的实时测量方法.最后对两种方法作了比较,讨论了它们的精度和误差来源.QD观测方式实时、直观,便于实时控制,精度在10 nm量级;CCD方式依赖于后期图像处理,但是精度在2～3 nm量级.(OF1)     

空间冗余索驱动并联机构的耦合振动特性研究

针对大型空间结构的在轨装配任务，提出了索驱动并联机构的方案，对其振动特性进行了研究。基于微分变换推导了机构的刚度矩阵，在此基础上建立了索并联机构的振动方程。通过理论计算分别分析了运动平台的位姿以及绳索拉力水平对机构振动特性的影响，并通过仿真研究了不同工况下机构的振动规律。搭建了空间冗余索并联机构的缩比样机并开展了机构的振动特性试验，进一步验证了振动模型的正确性以及仿真结果的有效性。结果表明：运动平台在中心位置处时各阶模态是解耦的，不同方向的振动相互独立；在边缘位置处，各阶模态具有强耦合性，单方向的干扰力会引起多个方向的振动，且振动频率以一、二阶固有频率为主。研究结果对于索并联机构的振动控制具有指导意义。     

基于Transformer的跨年龄人脸识别方法

人脸特征随着年龄变化而变化，会严重影响人脸识别的性能。提出一种基于Transformer的跨年龄人脸识别方法，首先通过改善的T2T-ViT模型提取人脸年龄和身份混合特征，然后通过残差因子分解获取人脸年龄特征和身份特征，再使用线性特征分解的去相关对抗式学习算法对人脸的年龄特征和身份特征去除相关性，从而实现年龄抗干扰性的人脸识别。相比基于卷积神经网络的DAL和MTLFace方法，所提方法在参数量、multiply-add operations(MACs)和计算耗时上均有明显降低，同时在基准数据集AgeDB-30、CACD＿VS、CALFW、LFW上取得了相媲美的准确率，证明了所提方法的有效性。